论文部分内容阅读
摘 要 采用室外盆栽实验，研究了梭鱼草、再力花、黄花鸢尾、千屈菜、大聚藻五种水生植物对城市公园污染水体的净化效果。结果表明，五种植物对公园污染水体有较好的净化效果，TN、TP和CODcr的去除率最高分别为88.18%、75.00%和88.90%，其中黄花鸢尾和大聚藻净化效果最好，千屈菜和再力花次之，梭鱼草最差。综合分析认为，黄花鸢尾、千屈菜和再力花可作为公园水体景观植物。
关键词 水生植物；公园水体；净化
中图分类号：X52 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）07-009-03
知网出版网址：www.cnki.net/kcms/detail/50.1186.S.20140506.2225.003.html 网络出版时间：2014-5-6 22：25：00
水体是公园景观的重要组成部分，既能增加公园的灵气和情趣，美化环境，也有利于野生生物的生存和发展，促进城市自然保护和提高生物多样性。但由于缺乏统一的系统规划，加上污染排放的叠加影响，许多城市景观水体的环境容量和生态承载力不堪重负，生态系统遭到破坏。我国90%以上的公园水体都遭到不同程度的污染，化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总氮（TN）、总磷（TP）和非离子氨等指标，大多超过国家地面水环境质量四类标准[1]。由于水体结构和功能被破坏，多样性丧失，水生资源及其美学价值损害，为改善环境而设的水体也失去了它的意义[2]。为此，学者们对水体富营养化开展了多角度的研究，包括其成因[3]、评价、机理、危害、控制与治理等[4]。采用水生植物净化水体具有运行费用低、净化效果持久、易管理等特点，现已被广泛应用[5]。本试验比较了5种常见水生植物对城市公园水体中COD、TN 和TP 的去除效果，旨在探索水生植物的净化能力，为城市公园水体中水生植物的应用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本试验根据来源广、易繁殖、病虫害少和美观等原则，确定了梭鱼草（Pontederia cordata）、再力花（Thalia dealbata）、黄花鸢尾（Iris pseudacorus）、千屈菜（Lythrum salicaria）、大聚藻（Myriophyllum aquaticum）等5种供试水生植物，植株均采自市郊沟塘内。选取生长健壮、大小基木一致的植株洗净后，在自来水中进行7 d的适应性培养。
供试水体取自市区某公园水体，经检测含总氮（TN）为1.10 mg/L，总磷（TP）为0.36 mg/L，化学需氧量（CODcr）为33 mg/L，pH值为7.86，参照GB3838-2002[6]，该水体超出四类水质标准，由此判定属于高度富营养化污水。
1.2 试验设计
所有植物均栽植在容积为12 L的黑色塑料桶内，每个桶内栽植5株，每个品种栽植8桶，测定时选择植株生长健壮的5个桶进行测定，视为5个重复，并用一空桶装公园水体作为对照，水容积设定为9 L。试验中尽可能保证通风、采光等条件的一致性。试验过程中每周用蒸馏水补充因蒸腾、蒸发损失的水分，从而保持各桶的水位。
1.3 测定方法
试验于2012年5月25日开始，每周采集1次水样测定TN、TP、COD等反映富营养化程度的指标，每次试验重复5次，取其平均值，持续2周。水样中的TN采用紫外分光光度法、TP采用钼锑抗分光光度法、COD采用重铬酸钾消解法测定。
1.4 数据处理
所有试验数据用EXCEL和SPSS 13.0软件处理，采用t检验或LSD检验进行数据差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同植物对公园水体的TN去除效果
水体中氮素的去除主要包括沉积、吸附、植物吸收、生物硝化和反硝化过程。栽植水生植物一段时间后，各处理中的总氮含量均有所降低，详见表1。可以看出，1周后，黄花鸢尾对氮的去除率最高，为86.36%，再力花次之，而大聚藻最低，仅为13.94%；但2周后，大聚藻处理却高达80.91%，千屈菜最低。
对1周后各处理水体中总氮的含量进行方差分析（F=27.756，sig.=0.000<0.01），结果表明：黄花鸢尾和再力花、梭鱼草处理间差异显著；大聚藻与其他水生植物间差异极显著。对2周后各处理水体中总氮的含量进行方差分析（F=133.913，sig.=0.000<0.01），结果表明：再力花和梭鱼草处理间差异不显著，千屈菜、黄花鸢尾和大聚藻各处理间差异极显著，与其他处理间差异亦极显著。综合可知，5种水生植物对公园水体中总氮的去除率从高到低排序依次为：黄花鸢尾>大聚藻>再力花>梭鱼草>千屈菜，但短期内大聚藻效果较差。
2.2 不同植物对公园水体的TP去除效果
水体中磷的去除主要通过沉积、吸附、固结等理化作用实现。在种植植物后，TP浓度明显下降，一方面是部分可溶性磷被植物吸收，另一方面可能是植物根系的分泌物加强上述理化作用反应。各处理中的总磷含量见表2。由表可见，1周后，大聚藻对磷的去除率最高，为66.67%，千屈菜次之，而梭鱼草最低，为19.44%；2周后，黄花鸢尾去除效果最好，梭鱼草去除率最低。
对1周后各处理公园水体中总磷的含量进行方差分析（F=8.407，sig.=0.000<0.01），结果表明：千屈菜和大聚藻处理间差异不显著，再力花、梭鱼草和黄花鸢尾处理彼此间差异不显著，但这2个处理组间差异极显著。对2周后各处理中水体总磷的含量进行方差分析（F=4.287，sig.=0.008<0.01），结果表明：梭鱼草和大聚藻、黄花鸢尾、千屈菜等处理间差异极显著；千屈菜和再力花处理间差异显著；黄花鸢尾同大聚藻处理间差异不显著，同千屈菜处理间差异显著。综合可知，5种水生植物对公园水体中总磷的去除率从高到低排序依次为：黄花鸢尾>大聚藻>千屈菜>再力花>梭鱼草。 2.3 不同植物处理公园水体CODCr去除率
化学需氧量（COD）是指一定条件下，氧化1 L水样中还原性物质所消耗氧化剂的量，反映了水体受还原性物质污染的程度。栽植植物后，一方面植物可直接吸收小分子有机物，另一方面植物向根系附近输送氧气，形成好氧环境，促进有机物的生物降解。
由表3可知，1周后，黄花鸢尾的去除率高达67.8%，几乎达到梭鱼草和再力花去除率的2倍；2周后，黄花鸢尾和千屈菜去除率均达到80%以上，而梭鱼草去除率仅为65.2%，即梭鱼草的净化能力最差。
对1周后各处理水体中COD值进行方差分析（F=11.958，sig.=0.000<0.01），结果表明：黄花鸢尾和大聚藻处理间差异不显著，但与其他处理间差异极显著。对2周后各处理水体中COD值进行方差分析（F=12.021，sig.=0.000<0.01），结果表明：梭鱼草和其他处理间差异极显著；千屈菜和黄花鸢尾处理间差异不显著，再力花和大聚藻处理间差异不显著，但两组间差异显著。COD的数值越大表明水体的污染情况越严重，反之即植物的净化能力较差，初步认为5种水生植物对公园水体中CODcr去除能力从高到低排序为：黄花鸢尾>千屈菜>大聚藻>再力花>梭鱼草。
3 小结
本研究中水质监测时间为5—6月，正值供试植物生长叶盛期，各植物对公园污染水体有较好的净化效果，TN、TP和CODcr的去除率最高分别为88.18%、75.00%和88.90%。相对而言，磷的去除效果稍低，CODcr的去除率普遍偏高。在供试的5种植物中，以黄花鸢尾和大聚藻净化效果最好，千屈菜和再力花次之，梭鱼草最差。结合城市公园水体污染状况、景观需要、经济价值及植物的生态学习性，可选择黄花鸢尾、千屈菜和再力花作为公园水体景观植物，鉴于大聚藻为外来植物，具有超强的蔓延扩繁能力，需要采用盆或缸栽植，限制其生长速度。总之，水生植物应用于公园水体的净化具有经济、高效、环保等特性，可为我国日益恶化的水环境提供较好的解决途径，具有良好的研究和应用前景。但水生植物在公园水体净化中的应用研究还存在一些问题有待解决，如水生植物在工程应用中受各种环境因子影响大，处理周期长；还需要不断寻找和选育适应能力强、净化高效的物种；同时不断开发已应用于水体生态修复水生植物的新用途；不同水体中如何选择植物种类和搭配植物群落，才能取得最好的净化效果。
参考文献
[1] 郭少聪，任海.污染对华南植物园水生生态系统的影响[J].生态科学，2000，（3）： 37-40.
[2] 高吉喜，杜娟.水生植物对面源污水净化效率研究[J].中国环境科学，1997，17（3）：247-251.
[3] 杨清心.太湖水华成因及控制途径初探[J].湖泊科学，1996，8（1）：67-74.
[4] 王俊，姜建祥.吉林省湖、库水质评估及其污染防治[J].湖泊科学，1996，8（1）：75-80.
[5] Sato K，Skul H，Sakai Y，et al. Long-term experimental study of the aquatic plant system for polluted river water [J].Water Science and Technology，2002 ，46（11/12）：217-224.
[6] 国家环境保护总局.地农水环境质量标准GB3838-2002[S].北京：中国标准出版社，2002.
（责任编辑：丁志祥）
关键词 水生植物；公园水体；净化
中图分类号：X52 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2014）07-009-03
知网出版网址：www.cnki.net/kcms/detail/50.1186.S.20140506.2225.003.html 网络出版时间：2014-5-6 22：25：00
水体是公园景观的重要组成部分，既能增加公园的灵气和情趣，美化环境，也有利于野生生物的生存和发展，促进城市自然保护和提高生物多样性。但由于缺乏统一的系统规划，加上污染排放的叠加影响，许多城市景观水体的环境容量和生态承载力不堪重负，生态系统遭到破坏。我国90%以上的公园水体都遭到不同程度的污染，化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总氮（TN）、总磷（TP）和非离子氨等指标，大多超过国家地面水环境质量四类标准[1]。由于水体结构和功能被破坏，多样性丧失，水生资源及其美学价值损害，为改善环境而设的水体也失去了它的意义[2]。为此，学者们对水体富营养化开展了多角度的研究，包括其成因[3]、评价、机理、危害、控制与治理等[4]。采用水生植物净化水体具有运行费用低、净化效果持久、易管理等特点，现已被广泛应用[5]。本试验比较了5种常见水生植物对城市公园水体中COD、TN 和TP 的去除效果，旨在探索水生植物的净化能力，为城市公园水体中水生植物的应用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
本试验根据来源广、易繁殖、病虫害少和美观等原则，确定了梭鱼草（Pontederia cordata）、再力花（Thalia dealbata）、黄花鸢尾（Iris pseudacorus）、千屈菜（Lythrum salicaria）、大聚藻（Myriophyllum aquaticum）等5种供试水生植物，植株均采自市郊沟塘内。选取生长健壮、大小基木一致的植株洗净后，在自来水中进行7 d的适应性培养。
供试水体取自市区某公园水体，经检测含总氮（TN）为1.10 mg/L，总磷（TP）为0.36 mg/L，化学需氧量（CODcr）为33 mg/L，pH值为7.86，参照GB3838-2002[6]，该水体超出四类水质标准，由此判定属于高度富营养化污水。
1.2 试验设计
所有植物均栽植在容积为12 L的黑色塑料桶内，每个桶内栽植5株，每个品种栽植8桶，测定时选择植株生长健壮的5个桶进行测定，视为5个重复，并用一空桶装公园水体作为对照，水容积设定为9 L。试验中尽可能保证通风、采光等条件的一致性。试验过程中每周用蒸馏水补充因蒸腾、蒸发损失的水分，从而保持各桶的水位。
1.3 测定方法
试验于2012年5月25日开始，每周采集1次水样测定TN、TP、COD等反映富营养化程度的指标，每次试验重复5次，取其平均值，持续2周。水样中的TN采用紫外分光光度法、TP采用钼锑抗分光光度法、COD采用重铬酸钾消解法测定。
1.4 数据处理
所有试验数据用EXCEL和SPSS 13.0软件处理，采用t检验或LSD检验进行数据差异显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同植物对公园水体的TN去除效果
水体中氮素的去除主要包括沉积、吸附、植物吸收、生物硝化和反硝化过程。栽植水生植物一段时间后，各处理中的总氮含量均有所降低，详见表1。可以看出，1周后，黄花鸢尾对氮的去除率最高，为86.36%，再力花次之，而大聚藻最低，仅为13.94%；但2周后，大聚藻处理却高达80.91%，千屈菜最低。
对1周后各处理水体中总氮的含量进行方差分析（F=27.756，sig.=0.000<0.01），结果表明：黄花鸢尾和再力花、梭鱼草处理间差异显著；大聚藻与其他水生植物间差异极显著。对2周后各处理水体中总氮的含量进行方差分析（F=133.913，sig.=0.000<0.01），结果表明：再力花和梭鱼草处理间差异不显著，千屈菜、黄花鸢尾和大聚藻各处理间差异极显著，与其他处理间差异亦极显著。综合可知，5种水生植物对公园水体中总氮的去除率从高到低排序依次为：黄花鸢尾>大聚藻>再力花>梭鱼草>千屈菜，但短期内大聚藻效果较差。
2.2 不同植物对公园水体的TP去除效果
水体中磷的去除主要通过沉积、吸附、固结等理化作用实现。在种植植物后，TP浓度明显下降，一方面是部分可溶性磷被植物吸收，另一方面可能是植物根系的分泌物加强上述理化作用反应。各处理中的总磷含量见表2。由表可见，1周后，大聚藻对磷的去除率最高，为66.67%，千屈菜次之，而梭鱼草最低，为19.44%；2周后，黄花鸢尾去除效果最好，梭鱼草去除率最低。
对1周后各处理公园水体中总磷的含量进行方差分析（F=8.407，sig.=0.000<0.01），结果表明：千屈菜和大聚藻处理间差异不显著，再力花、梭鱼草和黄花鸢尾处理彼此间差异不显著，但这2个处理组间差异极显著。对2周后各处理中水体总磷的含量进行方差分析（F=4.287，sig.=0.008<0.01），结果表明：梭鱼草和大聚藻、黄花鸢尾、千屈菜等处理间差异极显著；千屈菜和再力花处理间差异显著；黄花鸢尾同大聚藻处理间差异不显著，同千屈菜处理间差异显著。综合可知，5种水生植物对公园水体中总磷的去除率从高到低排序依次为：黄花鸢尾>大聚藻>千屈菜>再力花>梭鱼草。 2.3 不同植物处理公园水体CODCr去除率
化学需氧量（COD）是指一定条件下，氧化1 L水样中还原性物质所消耗氧化剂的量，反映了水体受还原性物质污染的程度。栽植植物后，一方面植物可直接吸收小分子有机物，另一方面植物向根系附近输送氧气，形成好氧环境，促进有机物的生物降解。
由表3可知，1周后，黄花鸢尾的去除率高达67.8%，几乎达到梭鱼草和再力花去除率的2倍；2周后，黄花鸢尾和千屈菜去除率均达到80%以上，而梭鱼草去除率仅为65.2%，即梭鱼草的净化能力最差。
对1周后各处理水体中COD值进行方差分析（F=11.958，sig.=0.000<0.01），结果表明：黄花鸢尾和大聚藻处理间差异不显著，但与其他处理间差异极显著。对2周后各处理水体中COD值进行方差分析（F=12.021，sig.=0.000<0.01），结果表明：梭鱼草和其他处理间差异极显著；千屈菜和黄花鸢尾处理间差异不显著，再力花和大聚藻处理间差异不显著，但两组间差异显著。COD的数值越大表明水体的污染情况越严重，反之即植物的净化能力较差，初步认为5种水生植物对公园水体中CODcr去除能力从高到低排序为：黄花鸢尾>千屈菜>大聚藻>再力花>梭鱼草。
3 小结
本研究中水质监测时间为5—6月，正值供试植物生长叶盛期，各植物对公园污染水体有较好的净化效果，TN、TP和CODcr的去除率最高分别为88.18%、75.00%和88.90%。相对而言，磷的去除效果稍低，CODcr的去除率普遍偏高。在供试的5种植物中，以黄花鸢尾和大聚藻净化效果最好，千屈菜和再力花次之，梭鱼草最差。结合城市公园水体污染状况、景观需要、经济价值及植物的生态学习性，可选择黄花鸢尾、千屈菜和再力花作为公园水体景观植物，鉴于大聚藻为外来植物，具有超强的蔓延扩繁能力，需要采用盆或缸栽植，限制其生长速度。总之，水生植物应用于公园水体的净化具有经济、高效、环保等特性，可为我国日益恶化的水环境提供较好的解决途径，具有良好的研究和应用前景。但水生植物在公园水体净化中的应用研究还存在一些问题有待解决，如水生植物在工程应用中受各种环境因子影响大，处理周期长；还需要不断寻找和选育适应能力强、净化高效的物种；同时不断开发已应用于水体生态修复水生植物的新用途；不同水体中如何选择植物种类和搭配植物群落，才能取得最好的净化效果。
参考文献
[1] 郭少聪，任海.污染对华南植物园水生生态系统的影响[J].生态科学，2000，（3）： 37-40.
[2] 高吉喜，杜娟.水生植物对面源污水净化效率研究[J].中国环境科学，1997，17（3）：247-251.
[3] 杨清心.太湖水华成因及控制途径初探[J].湖泊科学，1996，8（1）：67-74.
[4] 王俊，姜建祥.吉林省湖、库水质评估及其污染防治[J].湖泊科学，1996，8（1）：75-80.
[5] Sato K，Skul H，Sakai Y，et al. Long-term experimental study of the aquatic plant system for polluted river water [J].Water Science and Technology，2002 ，46（11/12）：217-224.
[6] 国家环境保护总局.地农水环境质量标准GB3838-2002[S].北京：中国标准出版社，2002.
（责任编辑：丁志祥）